Training effect on the two-way shape memory behavior of nitihf high temperature shape memory alloy
Şekil hafıza eğitiminin nitihf yüksek sıcaklıklı şekil hafızalı alaşımın iki yönlü şekil hafıza davranışı üzerindeki etkisi
- Tez No: 759004
- Danışmanlar: PROF. DR. BENAT KOÇKAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 70
Özet
100°C'den daha yüksek dönüşüm sıcaklıklarına sahip Şekil Hafızalı Alaşımlar (ŞHA'lar) genellikle havacılık endüstrisindeki yüksek sıcaklık eyleyici uygulamaları için kullanılır ve Yüksek Sıcaklık Şekil Hafızalı Alaşımlar (YSŞHA) olarak adlandırılır. ŞHA'lar, uygulanan yüke karşı ısıtma ve soğutma yoluyla deforme olmuş ve deforme olmamış şekillerini hatırlama yeteneğine sahiptir. Tek Yönlü Şekil Hafıza Etkisi (TYŞHE), deformasyon sonrası malzemenin deforme olmamış şeklinin ısıtma yoluyla hatırlanmasını ifade ederken, İki Yönlü Şekil Hafıza Etkisi (İYŞHE), hem deforme olmuş hem de deforme olmamış şekillerin sırasıyla ısıtma ve soğutma yoluyla hatırlamasına denir. İYŞHE'yi ŞHA'larda gerçekleştirmek için özel termo-mekanik eğitim prosedürleri uygulanmalıdır. Bu eğitim prosedürü, belirli bir sıcaklıkta yükleme ve boşaltma çevrimlerini (yani süper elastik eğitim) veya uygulanan sabit gerilim altında ısıtma-soğutma çevrimlerini (yani izobarik eğitim) içerir. Bu çalışmada, Ni50Ti25Hf25'in İYŞHE'si aşağıda anlatılacak olan izobarik eğitim döngüleri aracılığıyla elde edilmiştir. Ni50Ti25Hf25 YSŞHA, vakum indüksiyon eritme yoluyla yüksek saflıkta Ni, Ti ve Hf elementleri kullanılarak üretilmiştir. Daha sonra 4:1 alan küçültme ile 900°C'de sıcak ekstrüzyon uygulamak için yumuşak çelik bir kutuya yerleştirilmiş ve ekstrüde edilmiş malzeme bu halde temin edilmiştir. Temin edilen parçanın bir kısmı 2 saat süreyle 1050°C'de solüsyonla ısıl işleme tabi tutulurken (yani homojenize edilirken), diğer kısım ekstrüde edilmiş durumda tutulmuştur. Hem homojenize edilmiş numune hem de ekstrüde edilmiş numuneler, Wire Electron Discharge Makinesi (WEDM) kullanılarak köpek kemiği şeklindeki çekme testi numuneleri halinde kesilmiş ve yüzeylerden WEDM ve oksidasyon kalıntılarını temizlemek için mekanik olarak zımparalanmıştır. Hem homojenize edilmiş hem de ekstrüde edilmiş numuneler, ekstrüzyon ve homojenizasyon ısıl işleminin alaşımın iki yönlü şekil hafıza davranışı üzerindeki etkisini anlamak için ilk olarak yük uygulanmadan termal olarak döngüye tabi tutulmuştur. İYŞHE'nin ekstrüzyon sebebi ile oluşan dislokasyonların yok olmasıyla kaybolması gözlemlenmiştir. Daha sonra, ekstrüde edilmiş ve homojenize edilmiş numuneler, İYŞHE'yi elde etmek ve uzun termal döngüler için bu etkinin stabilitesini korumak için 300 MPa sabit gerilim altında izobarik olarak eğitilmiştir. 100 eğitim döngüsünden sonra, numuneler İYŞHE'yi karakterize etmek için yük uygulanmadan termal olarak döngüye alınmıştır. Son olarak, gerilimsiz termal döngülerden elde edilen gerinim-sıcaklık eğrilerinden İYŞH gerinim değerleri belirlenmiş ve ekstrüde edilen numunenin İYŞHE gerinim değerlerinin %0,4'ten %0,35'e düştüğü ve homojenize edilen numunenin İYŞHE gerinim değerlerinin %0,18'den %0,35'e yükseldiği tespit edilmiştir. Bahsedilen gözlemlerin ve çıkarımların arkasındaki sebepler bu çalışmada değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Shape Memory Alloys (SMAs) with transformation temperatures (TTs) higher than 100°C are generally utilized for high-temperature actuation applications in the aerospace industry and are called as High-Temperature Shape Memory Alloys (HTSMAs). SMAs have the ability to remember their deformed and undeformed shapes via heating and cooling against applied load. While the One-Way Shape Memory Effect (OWSME) refers to remembering the undeformed shape of the material after deformation via heating, Two-Way Shape Memory Effect (TWSME) is the phenomenon corresponding to the remembering of both the deformed and undeformed shapes via heating and cooling, respectively. To realize the TWSME in the SMAs, specific thermo-mechanical training procedures should be conducted. This training procedure either includes loading and unloading cycles at a specific temperature (i.e., superelastic training) or heating-cooling cycles under applied constant stress (i.e., isobaric training). In this study, TWMSE of Ni50Ti25Hf25 (at%) was maintained via following the isobaric training cycles. Ni50Ti25Hf25 (at%) HTSMA was produced using high purity Ni, Ti, and Hf elements via vacuum induction melting. Then it was placed in a mild steel can for applying hot extrusion at 900°C with a 4:1 area reduction, and the material was received as in the extruded condition. While one part of the batch was solution heat-treated (i.e., solutioning, homogenized) at 1050°C for 2 hours, the other part was kept in as extruded condition. Both solutionized and extruded samples were cut into dog bone-shaped tensile test samples using Wire Electron Discharge Machine (WEDM) and mechanically ground to remove the WEDM and oxidation residues from the surfaces. Both homogenized and extruded samples were first thermally cycled without applying load to understand the effect of extrusion and homogenization heat treatment on the TWSM behavior of the alloy. The degradation of TWSME with the annihilation of dislocations, which were induced by extrusion, was observed. Then, the extruded and the homogenized samples were isobarically trained under 300 MPa constant stress to achieve TWSME and to maintain the stability of this effect for long thermal cycles. After 100 training cycles, the samples were thermally cycled without applying load to characterize TWSME. Finally, TWSM strain (εTWSM) values were determined from the strain vs. temperatures curves obtained from the stress-free thermal cycles, and it was found that εTWSM values of the extruded sample decreased from 0.4% down to 0.35% and εTWSM values of the homogenized sample increased from 0.18% to 0.35%. All the rationale behind these observations was discussed in this study.
Benzer Tezler
- Effect of cyclic deformation on shape memory behavior of CuZnAI shape memory
CuZnAL alaşımlarında döngüsel yüklemenin şekil bellek davranışına etkisi
GAMZE SARANLI
Yüksek Lisans
İngilizce
1998
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAKİR BOR
- Fe-mn-si esaslı şekil bellek alaşımların ileri toz metalurjisi yöntemleri ile üretimi
Production of fe-mn-si based shape memory alloys via advanced powder metallurgy techniques
AHMET UMUT SÖYLER
Doktora
Türkçe
2014
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURAK ÖZKAL
- NiTi alaşımında şekil hafıza etkisinin iyileştirilmesi
Optimization of shape memory effect in NiTi alloy
KEMAL NURVEREN
Doktora
Türkçe
2008
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEGÜL AKDOĞAN EKER
- Laparoskopik cerrahide akıllı eyleyicili ameliyat aletlerinin tutucu kuvvet kontrolü ve doku ile etkileşmi
Grasping force control and tissue interaction of smart actuated surgical tools in laparoscopic surgery
MİTHAT CAN ÖZİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İLKER MURAT KOÇ
DR. ÖĞR. ÜYESİ BİLSAY SÜMER
- design and manufacturing of a shape memory alloy actuator
Şekil bellek alaşımlı aktüatör tasarımı ve üretimi
MUTLU TOPAL